Niektóre maszyny tej wersji były wykorzystywane do zwiadu powietrznego lub fotografowania z powietrza. U-2A — jednomiejscowa wersja ze zbiornikiem na 200 kg środków chemicznych i urządzeniem rozpylającym. U-2S — samolot sanitarny z możliwością przymocowania dwóch par noszy pomiędzy płatami lub nad nimi. U-2L (Po-2L) — wersja kabinowa z dwoma miejscami pasażerskimi U-2LSz — lekki samolot szturmowy uzbrojony w karabin maszynowy SzKAS kalibru 7,62 mm, dwie bomby po 120 kg pod skrzydłami oraz pociski rakietowe RS-82. Do tej wersji przebudowano większość maszyn z przedwojennej produkcji. U-2LNB — lekki nocny bombowiec produkowany od początku 1941 roku. U-2WS — główny samolot radzieckich sił powietrznych uzbrojony tak jak U-2LNB. W 1945 roku w służbie znajdowało się ponad 9000 maszyn tego typu już pod nowym oznaczeniem Po-2WS. Po-2GN — produkowany od 1944 roku wariant z megafonem do agitacji oddziałów wroga.
Polskie wersje licencyjne CSS-13 — wersja Po-2 produkowana po II wojnie światowej posiadające 2 miejsca. CSS-S-13 — wersja samolotu sanitarnego U-2S produkowana po II wojnie światowej posiadająca całkowicie zakrytą kabinę dla pilota, sanitariusza oraz chorego na noszach.
Egzemplarze muzealne Samoloty Po-2 są eksponowane w następujących muzeach: